[科普中国]-聚合物合金

聚合物合金是将2种或2种以上不同种类的高聚物，通过物理或化学方法共混，使不同高分子的特性得以优化组合，从而形成具有所需性能的高分子混合物新材料。聚合物合金技术为现代高分子改性实现高性能化、精细化以及发展新品种提供了重要途径。1

简介随着科学技术的迅速发展，人们越来越注重材料物性、加工性和经济性的优化选择。对聚合物材料也提出了高性能化、高功能化和高附加值的要求。聚合物合金是一类多组分的高分子体系。是人们根据材料的性能要求将两种或两种以上的聚合物采用物理或化学的方法进行共混所形成的聚合物共混体系。人们可以通过调整体系中各组分的比例，使各组分性能互补，制成系列化、综合性能优于任意单一组分的高分子材料。现今，由于新的优秀单体的合成越来越困难，聚合物合金技术成为开发高性能塑料最有效的方法之一。近年来聚合物合金发展很快，目前仅大规模生产的聚合物合金品种就有数十种。聚合物合金技术也已由单纯的共混发展到接枝、多层乳化、相容化、互穿网络、动态硫化、反应挤出、分子复合等多种综合技术。一些工业发达国家的聚合物合金的年产量每年递增15%以上。随着相容化技术的发展，聚合物合金将会以更快的速度发展。2

优点（1）改善高分子材料耐老化性能，延长制品使用寿命，例如氯丁橡胶与天然橡胶共混，可提高天然橡胶耐臭氧性。

（2）改善高分子材料的电性能和物理力学性能，例如丁腈橡胶与聚氯乙烯共混，可改善聚氯乙烯的耐油、耐热、耐老化、耐磨及耐冲击性能。例如涤纶与锦纶共混，所得纤维强度比锦纶高，其吸湿性比涤纶好。天然橡胶与聚苯乙烯共混，既改善了聚苯乙烯的脆性，又不降低最高使用温度。

（3）改善高分子材料的加工性能，例如，环氧树脂与聚己内酯共混，可改善环氧树脂脱模性。聚乙烯（或聚丙烯）与聚己内酯共混，可改善聚乙烯（或聚丙烯）的染色性。

（4）废物利用，防止污染，降低成本。高分子材料因老化而失去使用价值，被大量丢弃污染环境，造成公害。利用共混可化废为利，既降低了成本，又防止了环境污染。3

聚合物合金的制备为了获得性能良好的聚合物合金，需选择合适的制备技术。根据形成聚合物合金的方式，可将其制备方法大致分为物理共混和化学共混方法。

物理共混法物理共混不涉及化学反应，仅凭借扩散、对流和剪切作用等来达到混合和分散的目的，主要包括熔融共混、溶液共混和乳液共混等。

熔融共混是制备聚合物合金最简单易行且应用最广泛的方法。但目前已很少单独使用此种方法制备聚合物合金，多与其它方法并用,如添加接枝物或将聚合物的化学反应与各组分的熔融共混挤出工艺有机地结合起来，将共混物反应挤出，常见的动态硫化PP/EPDM热塑性弹性体即是用此反应挤出共混技术制备的。

溶液共混是将两种或多种聚合物溶解于同一溶剂中，使其混合成均匀溶液，然后将溶液进行浇模，凝固或冷冻干燥制成聚合物合金，由于溶剂回收、脱除等操作期过长，目前溶液共混只用于实验室。乳液共混是将两种聚合物乳液直接混合，这种方法特别适合于制备胶乳增韧的聚合物合金。

近年来出现的层状分散技术和液晶技术是较为引人注目的物理共混方法。层状分散技术,通过选择适当的组分材料和恰当的成型加工条件，而形成层状分散结构的聚合物合金材料，以得到新的功能。其代表应用是制备阻隔性、永久抗静电性和环境应答性功能聚合物合金材料。

化学共混法化学共混是通过化学反应促使聚合物各组分相容的方法，主要包括接枝共混、嵌段共混、IPN共混技术和反应挤出技术等方法。

接枝共混是化学共混中最早获得大规模工业应用的方法。可在聚合物主链上产生引发第二单体的活性中心，进而形成支链；也可利用主链上分布的活性官能团与另一分子末端带有可反应基团的聚合物进行偶合，从而形成支化高分子化合物。ABS、HIPS就是接枝共混法的典型例子。

嵌段共混则是各组分的高分子链末端相互联结，或者是链端带有可聚合官能团的线形大分子参与其它单体进行聚合反应而形成嵌段共聚物。调节各嵌段的数量和长短，可获得物性可调的系列产物。

IPN共混合金是指两种或两种以上高分子链相互贯穿、相互缠结的混合体系，具有互穿交联网络形成的微相分离结构。交联可以是化学交联，也可以是物理交联。因此，严格地说，IPN技术属于物理化学共混法。IPN技术使两种聚合物相互贯穿，两相间分散性好，相界面较大，可发挥很好的协同效应。

反应挤出共混是在双螺杆挤出机中进行共混合，并同时完成化学反应的一种方法。该法所用的双螺杆挤出机多为啮合型同向旋转类型，要求物料的供给和输送连续且平稳，反应温度和时间的调节要准确、方便,螺杆长径比较大，物料停留时间较长。2

聚合物的相容性聚合物合金是通过两种或两种以上不同的聚合物共混制得。然而，并不是任意两种或两种以上的聚合物简单地混合就能得到具有预期性能的共混效果，而是需要具备一定的条件。聚合物之间的相容性是影响聚合物合金的加工和性能的重要因素。

两种聚合物是否相容，首先取决于聚合物本身的结构。从热力学上看,相容与否决定于混合自由能（ΔG）。即只有当ΔG